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PR #12 验题人题解

2024-02-25 15:02:01 By znstz

Public Round 12

电塔

令操作结束后序列是 $y_1,y_2,\cdots,y_n$,容易发现,把 $x,y$ 分别排序,将 $x_1$ 变为 $y_1$,将 $x_2$ 变为 $y_2$ ……,是最优的。

于是问题变成了,把 $x_i$ 升序排列后,要求对于所有 $i(2 \le i \le n),x_i-x_{i-1} \ge d$,求最少操作次数。

考虑其差分序列,直接套用 UOJ-雪灾与外卖 的模拟费用流算法,能得 $70$ 分。

再次转化,将 $x_i$ 减去 $(i-1)d$,问题就变成了让 $x_i$ 不降,求最少操作次数,这个能直接做到 $O(n \log n)$。

并查集

先拆一下贡献,对于每条边,将它的经过次数加到答案里,最后答案加上 $2(n-1)$,就是真正的答案。

考虑把 $u$ 挂在 $v$ 上的过程,令 $S$ 表示 $u$ 所在连通块的点集,则 find(u)find(v) 这条边的经过次数为:$-2(|S|-1)-1+\sum_{x \in S} deg(x)$。令这一坨式子为一个连通块的权值,显然,我们应该把 $u,v$ 所在连通块中,权值较大的挂在权值较小的上面。

继续观察,假设 $u$ 所在连通块的权值比 $v$ 大,那么把 $v$ 里面的点一个一个挂到 $u$ 上一定是更优的。

枚举起点,将树定根在起点,问题变成了,每个点有一个权值,将 $0,1, \cdots, n-1$ 放到每个点上,要求父亲的数大于儿子,最大化每个点上权值乘上数的和。这是经典的问题,每次取权值最大的,它上面的数一定是父亲的 $-1$,将它和父亲合并就行,新权值设为连通块内的平均数。

复杂度 $O(n^2 \log n)$。

划分序列

考虑最朴素的 dp:$dp(i)$ 表示前 $i$ 个数的最大价值,转移 $dp(i)+mex(i+1,j) \cdot sum(i+1,j) \rightarrow dp(j)(j-i \le k)$。

从 $1$ 到 $n$ 依次计算 dp 值,令当前算到的位置为 $i$,先维护每个位置到 $i$ 这一段的 $mex$,直接开珂朵莉树维护其连续段,能分析出总共只有 $O(n)$ 次连续段的变化。

转移考虑根号重构,令 $B=\lfloor\sqrt{n} \rfloor$,若 $i \bmod B=0$,则重构 $[i-k+B,i]$ 这一段的贡献,转移的时候对于散块暴力算,复杂度 $O(n \sqrt {n})$,实现起来很多细节。

据说存在 polylog 做法,敬请期待官方题解(。

PNR #6 验题人题解

2023-10-15 12:55:25 By znstz

抉择

考虑 dp,$dp(i)$ 表示,考虑前 $i$ 个数,$a_i$ 选了,的最大权值,转移枚举 $j(j \gt i)$。

优化转移,如果 $i,j$ 之间有一个 $k(i \lt k \lt j)$,且 $a_i \&a_k$ 的最高位和 $a_i \& a_j$ 相同,那么选上 $a_k$ 一定更优($2 \cdot 2^{a_i \& a_j 的最高位} \gt a_i \& a_j$,枚举 $a_i \& a_j$ 的最高位,找到前面第一个这一位是 $1$ 的数转移就行,复杂度 $O(n \log A)$。

赛时有人挂,原因是没考虑 $a_i \& a_j=0$ 的情况,hack:$a=\{4,4,2,2\}$。

fun fact: pb 认为这个题是一眼题。

重生

最直观的一个结论:除了最后一条命,都只做”深入思考“操作。

考虑二分,二分复活次数 $d$,计算经过 $d$ 条命的“深入思考”后,最少在下一条命中需要多少时间能完成任务。最后一条命,每个任务需要的时间是:

  • $t=0$,需要时间为 $0$。
  • $t \le d$,需要时间为 $1$。
  • $t \gt d$,需要时间为 $t-d+1$。

考虑这样一个贪心策略,每次选择能减少时间最多的进行“深入思考”,原因是代价关于 $t$ 是凸的。

假设任务 $i$ 被想了 $t$ 次,则需要满足:$t \le d, \sum t \le c \cdot d$。

但是 $c,d$ 可能会特别大,观察到对于 $t \ge 2d$ 的任务,进行一次“深入思考”会产生 $d$ 的时间减少。将所有任务按 $d$ 从大到小排序,尽可能操作直到 $t \lt 2d$ 或操作次数用完。之后每个任务至多被操作两次,把这两次的时间减少量搞出来再贪一遍就行。

复杂度 $O(n \log n \log A)$。

fun fact: 我认为这个题是一眼题。

遍历

考虑点双缩树,$x$ 走到 $z$ 必须经过 $y$,当且仅当 $y$ 是割点,且 $x$ 和 $z$ 在 $y$ 的不同子树中。

分 $y$ 是否在 $x$ 子树两种情况讨论,每种情况都分别令 $O(1)$ 个 dfs 序区间内的点不合法。

复杂度 $O(n \log n)$,有一种情况需要求 $x$ 的 $dep_y-dep_x-1$ 级祖先,

fun fact:这个题成为了签到题,前三题通过 $18,12,22$ 位选手。

排序

讲下我的做法,实测 $118$ 次操作,能过原题。

考虑只有 $0,1$,将连续段放在一起考虑,序列形如 $10101010 \cdots$,考虑一次操作让 $0$ 连续段个数减半,分段类似 $1|0|10|1|0|10\cdots$,最后可能会搞出 $101$ 的形式,再来一次操作 $1|01$,就能排好序了。

考虑分治,将 $\le n/2$ 的看成 $0$,$\gt n/2$ 的看成 $1$,进行只有 $0,1$ 的算法,然后往两边递归,同一层可以放在一起处理,如果最后顺序不对再整体 reverse 一下就行。操作次数大概是 $0.5 \cdot\log^2 n$

Public Round #11 验题人题解

2023-07-19 20:55:24 By znstz

作业

先考虑循环节,等概率选取一个长度为 $n$ 循环节为 $d$ 的字符串,考察最小表示在 $f$ 处的概率,若 $f \le d$,则概率为 $d^{-1}$,否则为 $0$。

先计算循环节为 $d$ 的字符串个数 $cnt(d)$,这个可以用莫反求,$cnt(d)=\sum_{c|d} \mu(c)26^{d/c}$。

然后问题就变成了,每次询问两个数 $m,n$,求等概率选择一个长度为 $n$ 的字符串和一个长度为 $m$ 的字符串,最小表示位置相同的概率。枚举位置 $f$,概率是 $(\sum_{d|n, f \le d}cnt(d)d^{-1}26^{-n}) \cdot (\sum_{d|m, f \le d}cnt(d)d^{-1}26^{-m})$。

观察到两部分都可以被分为至多 $\sqrt{A}$ 段相等的连续段,$A$ 是值域,复杂度 $O(n \sqrt{A})$。

交换

部分分在暗示做法。

最关键的一个性质:考虑第 $i$ 个数 $h_i$ 在最后被换到了 $p_i$ 的位置,那么最终状态下,第 $p_i$ 个数是 $(-1)^{i-p_i}h_i$,且操作次数是 $p_i$ 的逆序对数。

先考虑 $|h_i| \neq |h_j|$ 的部分分,按绝对值从大往小枚举,当前枚举到的数,要么丢到末尾且符号为正,要么丢到开头且符号为负。令 $dp(i,0/1)$ 表示,已经枚举了前 $i$ 个数,开头的数模 $2$ 是什么。转移只需要用 BIT 优化一下计算逆序对。

再考虑 $|h_i| \le 1$,由于符号翻转很烦,需要一点点的转化去掉它。令初始状态为 $a_1,\cdots,a_n$,目标状态为 $b_1,\cdots,b_n$,对于所有奇数(偶数也行)的 $i$,将 $a_i,b_i$ 取相反数,操作就变成了“交换相邻数,没有符号翻转”(理由:转化前后对于符号的要求均为,若 $|i-p_i|$ 为偶数,需要 $a_i,b_{p_i}$ 符号相同;若 $|i-p_i|$ 为奇数,需要 $a_i,b_{p_i}$ 符号相反)。

在转化后的问题上,需要对于一个 $-1,0,1$ 的序列求出,变成某个序列(中间一段为 $0$,左右两段 $+1,-1$ 交替排列)所需要的最小交换次数。

先做单组询问:给最终状态用 $[1,n]$ 顺次标号,给初始状态中的标号满足:对于所有 $x,y$,第 $x$ 个数 $y$ 在两个状态中的标号相同。操作次数就是初始状态标号的逆序对。

对于多组询问需要一点分讨,一个稍微简单的做法是,分 $0$ 左边的数有奇数还是偶数两种情况。对于同种情况,将 $0$ 的区间往右移动两步后,标号序列的变化也仅仅是将两个数的标号移到中间一段 $0$ 的前面,很容易用 BIT 计算逆序对的变化量。

考虑满分做法:$dp$ 状态一样,按绝对值 $x$ 从大到小枚举的时候,将 $+x$ 看成 $+1$,$-x$ 看成 $-1$,绝对值小于 $x$ 的看成 $0$。有时候 $0$ 会很多,但是计算逆序对的时候只需要分别计算:$(-1,0),(1,0),(-1,1)$ 之间的贡献,额外用 BIT 维护 $0$ 的位置即可。

复杂度 $O(n \log n)$。

复原

不会,咕

Public Round #10 验题人题解

2023-07-18 20:46:58 By znstz

训练

不能掉到 $0$ 以下,这个限制特别烦。如果某一天掉到 $0$ 以下,那么这一天之前所做的练习都是无效的。也就是说一定存在一个最优方案,在开始练习一个技能之后,一定不会掉到 $0$ 以下。

令 $dp(i,0/1/2,d_1,d_2)$ 表示,考虑前 $i$ 天,第 $i$ 天练习了什么技能,另外两个技能分别有多少天没有练习。一个非常直观的感觉,$d_1,d_2$ 不会太大,是 $O(\sqrt {A})$ 级别的,$A$ 是值域。感性理解就是,超出这个级别会导致掉下来太多,而在这一段没有练习的时间的正中间强制练习这个技能,会取得 $\ge A$ 的收益,复杂度 $O(nA)$,注意一下要处理一些技能没开始练习的情况。

打摆

将图看做 $100$ 个点的完全图,每条边染成了黑色或白色。

先取出任意五个节点,解出这个大小为 $5$ 的团。每三个询问一下,得到了 $10$ 个未知数和 $10$ 个方程,把它解出来。由于未知数不多,可以暴力枚举。

每次选一个点 $u$ 加入团,将团中的节点随机打乱,得到排列 $p_1,p_2,\cdots,p_k$,令 $i=1$,询问 $(u,p_i,p_{i+1})$,将其减去边 $(p_i,p_{i+1})$ 的贡献,有两种情况。

  • 边 $(u,p_i)$ 和 $(u,p_{i+1})$ 同色,我们可以知道具体的颜色,令 $i=i+2$,重复此过程。
  • 边 $(u,p_i)$ 和 $(u,p_{i+1})$ 异色,令 $i=i+1$,重复此过程直到找到一对同色边,找到之后可以推出前面的一些边。

有一些细节:如果找完了都没有找到同色边,那么可以任意取一个 $j$,询问 $(u,p_j,p_{j+2})$ 或 $(u,p_1,p_j)$,得到 $(u,p_j)$ 和 $(u,p_{j+2})$ 的颜色,由于 $k \ge 5$,一定能找到一个合适的询问。

我们已经将团里面的点随机打乱了,每次问到同色的概率至少是 $0.5$。即,一次询问在最坏情况下,有 $0.5$ 的概率确定两条边,有 $0.5$ 的概率确定一条边,期望确定 $1.5$ 条边,询问次数期望大约为 $\frac{n^2}{2 \times 1.5}=\frac{n^2}{3}$。

抄袭

考虑 2-sat,有 $2n$ 个 $0/1$ 变量 $x_0,x_1,\cdots,x_{2n-1}$,每个变量表示 $x$ 轴上的一个点所在连线的方向,是向上还是向下的。想到这个,剩下的通过手玩都可以解决。

令 $l_i,r_i$ 表示颜色 $i$ 靠左,靠右的两个点的位置。

  • 若 $l_i \lt l_j \lt r_j \lt r_i$,即区间包含,可以得到 $x_{l_j}=x_{r_j}$。
  • 若 $l_i \lt l_j \lt r_i \lt r_j$,即区间相交,可以得到 $x_{l_j} \neq x_{r_i}$。

手玩 $2^4$ 种情况会发现是必要且充分的,构造方案可以对每个 $l_i$ 上的竖线钦定长度,$l_i$ 越小越长。用 2-sat 或并查集求解,复杂度 $O(n^2)$。可以主席树优化建图,复杂度 $O(n \log n)$。

【民间题解】2023 国家队集训 @ 威海

2023-07-01 21:22:46 By znstz

Day 1

【CCO 2023】Flip it and Stick it

又是大缝合怪!但每种情况想起来都蛮有意思的。

  • $|T|=1$。只需要判断 $|S|$ 中是否有对应字符。
  • $|T|=2,T_1 \neq T_2$。令 $T=01$,目标串一定是,所有 $1$ 构成一个前缀,所有 $0$ 构成一个后缀,答案为,所有不为前缀的 $1$ 构成的极长连续段数量(每次操作将一个连续段移到前面)。
  • $|T|=2,T_1 \neq T_2$。令 $T=00$,意味着不能出现相邻的 $0$,先特判 $0$ 的个数超出 $\lceil n/2\rceil$,在有解的情况下,令 $l_1,l_2,\cdots,l_k$ 是所有 $0$ 构成的极长连续段长度,每次操作可以看做把一个 $1$ 插到两个 $0$ 中间,则答案为 $\sum_{i=1}^{k} (l_i-1)$。
  • $|T|=3,T_1 \neq T_3$。此时 $T$ 在 $S$ 中所有出现位置均不交,一次操作可以破坏一个出现位置,故答案为 $T$ 在 $S$ 中的出现次数。
  • $|T|=3,T_1 \neq T_2$。令 $T=010$,目标串不能出现一个长度为 $1$ 的,不为前后缀的,$1$ 构成的极长连续段。一次操作可以合并两个长度为 $1$ 的连续段,或者将一个长度为 $1$ 的连续段和更长的段合并,令 $cnt$ 表示长度为 $1$ 的,不为前后缀的,$1$ 构成的极长连续段的数量,则答案为 $\lceil cnt/2 \rceil$。
  • $|T|=3$ 的其余情况。令 $T=000$,目标串不能出现一个长度 $\ge 3$ 的 $0$ 连续段,先特判 $0$ 的个数超出 $\lfloor n/3 \rfloor+n \bmod 3$。观察一次操作之后连续段长度会发生什么变化:即删除两个长度为 $x,y$ 的连续段,加入两个 $x',y'(0 \le x',y' \le x+y,x'+y'=x+y)$ 的连续段。初始状态可以看做,若干个连续段可以增加 $1$ 或 $2$ 个长度,若干连续段需要减少若干个长度。我们需要最大化“一次增减 $2$ 个长度”的操作次数,贪心即可。

【CCO 2023】Travelling Trader

【CCO 2023】Triangle Collection

假设我们钦定要组成 $x$ 个等腰三角形,可以贪心的凑出最大的 $x$ 对腰。检查是否合法是一个二分图匹配状物,考虑 Hall 定理,令 $a_x$ 表示长度 $\le x$ 的腰选了几对,$b_x$ 表示长度为 $x$ 的腰总共能选出多少个合法的底,则对于所有 $x$ 有 $a_x \le b_x$。

二分 $x$ 特别不好做,查询 $a_x,b_x$ 很麻烦,我们有更好的解法。

考虑这样一个过程:先不管是否合法,配出最多的腰,然后拆散一些腰作为底使其合法。

用支持区间加,全局 max 的线段树维护 $a_x-b_x$,查询时找到最大值,拆散一对腰会使得最大的 $a_x-b_x$ 减去 $3$($a_x$ 减去 $1$,$b_x$ 加上 $2$),复杂度 $O((n+q) \log n)$。

Day 2

【CEOI2005】Depot Rearrangement

对于所有 $M$ 种物品各建立一个点,所有 $N$ 段区间各建立一个点。考虑连出一个二分图:物品连向区间表示这个区间需要一个这种物品,区间连向物品表示这个区间多出一个这种物品(如果多出多个就连多条边),更形象的说,就是用边去刻画物品的流向。

显然每个点的入度等于出度,每一个联通分量都有欧拉回路,找出后构造是容易的。

复杂度 $O(NM)$。

【KOI2023】野餐

令 $L,M,R$ 表示 left_num, my_num, right_num

先忽略下午和晚上,我们需要找到一个函数 $f(x,y)$,满足对于任意 $x,y,z(x \neq y,y \neq z)$,有 $f(x,y) \neq f(y,z)$,每个人在上午只需要返回 $f(M,R)$。

考虑 $x,y$ 的二进制表示,找到任意一位 $x,y$ 不同的二进制位,令其为第 $d$ 位,$x$ 在这一位上的数是 $b$,令 $f(x,y)=2d+b$,如果 $f(x,y)=f(y,z)$,则 $x$ 的第 $d$ 位和 $y$ 的第 $d$ 位是相同的,与定义矛盾。

$f(x,y)$ 的值域是 $[0,2 \lceil\log A\rceil)$,其中 $A$ 是 $x,y$ 的值域。

上午下午晚上都返回 $f(M,R)$,值域是 $10^5 \rightarrow 34 \rightarrow 12 \rightarrow 8$。

但是我们没有用 $L$,如果在下午晚上返回 $f(f(L,M),f(M,R))$,值域是 $10^5 \rightarrow 34 \rightarrow 12 \rightarrow 8 \rightarrow 6 \rightarrow 6$。

这个方法有一个明显的弊端,因为 $2 \lceil \log 6 \rceil = 6$,有再多次的操作也无法缩小值域。

一个特别天才的想法:将每个数映射到一个 $01$ 个数相等的串,虽然会扩大串长,但是由于一定能找到一个不同的二进制位满足 $x$ 在这一位为 $0$,故 $f(x,y)$ 只需要返回 $d$,可以突破 $6$。

早上,值域是 $10^5$,$\binom{20}{10}=184,756$,可以映射到 $20$ 位。

下午,计算 $f(L,M),f(M,R)$ 的时候,值域是 $20$,$\binom{6}{3}=20$,可以映射到 $6$ 位。

下午,计算返回值的时候,值域是 $6$,$\binom{4}{2}=6$,可以映射到 $4$ 位。

晚上的想法比较简单,如果 $M \le 2$ 直接返回 $M$,否则返回一个不是 $L$ 也不是 $R$ 的数,这个数一定可以在 $0,1,2$ 中找到,得到满分做法。

【KOI2023】外环路 2

没有奇环,说明是二分图。

删掉最少的权值的边,变成二分图,可以看成在保持是二分图的情况下保留尽可能多的权值。

考虑 dp,$dp(i,0/1,0/1,0/1)$ 表示,考虑子树 $i$,$i$ 填了什么颜色,$i$ 子树内最左边和左右边的叶子填了什么颜色。合并 $u$ 的所有儿子的时候,令 $f(j,0/1,0/1,0/1)$ 表示,目前合并了 $j$ 棵子树,我们即将要在 $u$ 上填什么颜色,目前合并的子树中,最左边和最右边的叶子填了什么颜色。

复杂度 $O(n)$。

Day 3

【RMI 2020】Peru

假设我们已经确定了要拍哪些区间和对应的力度,按照力度降序排列,令它的影响范围为目前没有被拍的所有位置,由于所有区间长度相等,这个范围也是一个区间。

将整个序列的所有影响区间抠出来,容易发现一个影响区间所需要的力度是区间内的最大值,也就是说问题转化成:将序列 $S$ 划分成若干连续段,每一段的长度 $\le K$,最小化每一段最大值之和。

令 $dp(i)$ 表示前缀 $[1,i]$ 的答案,转移 $dp(i)=\min_{j \in [i-K,i-1]} dp(j)+\max\{S_{j+1},\cdots,S_i\}$。

再观察这个式子,发现只需要考虑 $i-K$ 的决策和 $S_j$ 是 $[j,i]$ 中的最大值的 $j$ 的决策(理由:$dp(i)$ 显然不降,在保证 $\max$ 不变的时候,选取更小的 $j$ 不劣)。把这些 $j$ 拿出来,令其为 $a_1,a_2,\cdots ,a_m$,则 $dp(i)=\min_{i \lt m} dp(a_i)+S_{a_{i+1}}$。

$i-K$ 的转移可以用滑动窗口维护;$a$ 的变化仅有:右边 push/pop,左边 pop,可以用双栈维护,复杂度 $O(n)$。

【2022 克罗地亚国家队选拔】这么牛

写了大半天的随机化,卡在了 Test #52,为什么过不去后面再说。

将所有数按模 $4$ 意义分组,令 $S_0,S_1,S_2,S_3$ 表示四个集合。

考虑全是偶数的情况,此时一定有解,因为两个 $S_0$ 中的元素,或两个 $S_2$ 中的元素,对其操作之后一定产生一个偶数,不断这样操作,不能操作的时候要么已经操作完,要么 $|S_0|=|S_2|=1$,此时将剩余两个数操作即可。全是奇数同理。

对于一般情况,先要证明一个引理:

  • 若 $|S_0|,|S_2| \ge 1$ 或 $|S_1|,|S_3| \ge 1$,则能构造出解。

证明:以 $|S_0|,|S_2| \ge 1$ 为例,保留两个集合各一个元素 $x_0,x_2$,将剩下的奇数和剩下的偶数随便操作,可能会得到:

  • 剩余一个奇数:此时操作 $x_0,x_2$,得到奇数,和剩下的奇数操作。
  • 剩余一个偶数:偶数要么属于 $|S_0|$,要么属于 $|S_2|$,取两个属于相同集合的元素操作,得到偶数,再和剩下的偶数操作。
  • 剩余一个奇数和一个偶数:将所有数设成 $4a+b$ 的形式:不妨设我们有四个数:$4a_1+0,4a_2+0,4a_3+2,4a_4+1$。
    • 可以操作 $4a_2+0,4a_3+2$,得到 $2(a_2+a_3)+1$,然后和 $4a_4+1$ 操作得到 $a_2+a_3+2a_4+1$,若 $a_2+a_3$ 为奇数,则可以和 $4a_1+0$ 操作构造出解。
    • 若将上述方法的第一步换成操作 $4a_1+0,4a_3+2$,则若 $a_1+a_3$ 为奇数,则可以和 $4a_3+0$ 构造出解。
    • 令 $a_1,a_2$ 奇偶性相同,操作 $4a_1+0,4a_2+0$,得到 $2(a_1+a_2)$,其一定属于 $S_0$,可以用上文“剩余一个奇数”的方式处理。

如果我们能构造出一个 $S_0$ 中的元素和一个 $S_2$ 中的元素,或者构造出一个 $S_1$ 中的元素和一个 $S_3$ 中的元素,随便操作后暴力解剩下的四个数,问题得以解决。

以 $S_0$ 和 $S_2$ 为例,找出所有偶数中最低的二进制位 $d$ ,满足所有数在这一位上不全部相同。任意找出两个不相同的数,不妨设两个数为:$a_12^{d+1}+b$ 和 $a_22^{d+1}+2^d+b$,操作这两个数,得到 $(a_1+a_2)2^d+2^{d-1}+b$,此时第 $d-1$ 位一定改变,将 $d$ 减去 $1$ 继续进行同样的过程,注意先判断数够不够。

复杂度 $O(n \log A)$,$A$ 是值域。

随机化过不去的原因:在 Test #52 中,$d$ 比较大,严格限定了其中很多步操作。

【2022 克罗地亚国家队选拔】这么不牛

将图看做 $100$ 个点的完全图,每条边染成了黑色或白色。

先取出任意五个节点,解出这个大小为 $5$ 的团。每三个询问一下,得到了 $10$ 个未知数和 $10$ 个方程,把它解出来。由于未知数不多,可以暴力枚举。

每次选一个点 $u$ 加入团,将团中的节点随机打乱,得到排列 $p_1,p_2,\cdots,p_k$,令 $i=1$,询问 $(u,p_i,p_{i+1})$,将其减去边 $(p_i,p_{i+1})$ 的贡献,有两种情况。

  • 边 $(u,p_i)$ 和 $(u,p_{i+1})$ 同色,我们可以知道具体的颜色,令 $i=i+2$,重复此过程。
  • 边 $(u,p_i)$ 和 $(u,p_{i+1})$ 异色,令 $i=i+1$,重复此过程直到找到一对同色边,找到之后可以推出前面的一些边。

有一些细节:如果找完了都没有找到同色边,那么可以任意取一个 $j$,询问 $(u,p_j,p_{j+2})$ 或 $(u,p_1,p_j)$,得到 $(u,p_j)$ 和 $(u,p_{j+2})$ 的颜色,由于 $k \ge 5$,一定能找到一个合适的询问。

我们已经将团里面的点随机打乱了,每次问到同色的概率至少是 $0.5$。即,一次询问在最坏情况下,有 $0.5$ 的概率确定两条边,有 $0.5$ 的概率确定一条边,期望确定 $1.5$ 条边,询问次数期望大约为 $\frac{n^2}{2 \times 1.5}=\frac{n^2}{3}$。

Day 4

【CCO 2021】Travelling Merchant

令 $dp(u)$ 表示从节点 $u$ 出发,最少需要多少的起始资金才能无限行走下去。转移 $dp(u)=\min_{(u,v,r,p) \in G}\{\max\{r,dp(v)-p\}\}$。

图中有环,不好处理。先考虑不断将所有出度为 $0$ 的点删掉,这个可以在反图上用拓扑排序解决。然后我们得到的图满足,只要有足够的钱,在任意节点都可以无限走下去。找出 $r$ 最大的一条边 $(u,v,r,p)$,用 $r$ 去更新 $dp(u)$,并把这条边删去。此时可能会出现出度为 $0$ 的点,继续在反图上拓扑排序更新 $dp$。

复杂度除排序外 $O(n+m)$。

【CCO 2023】Real Mountains

称一个数在山谷里,当且仅当在左边和右边都有严格比它大的数。

观察这样一个过程,将所有在山谷里的数的最小值整体 $+1$。

每次操作 $(i,j,k)$,$h_j$ 带来的代价是固定的,我们需要尽可能最小化 $h_i,h_k$ 带来的代价。先将这些数中最左边和最右边的数 $+1$,然后操作中间的数就可以令 $h_i,h_k=h_j+1$,非常划算。为了最小化最左边和最右边的数操作的代价,可以算出先左后右,先右后左的代价。这是一个求一段前缀/后缀中某个数后继的问题,可以选用自己喜欢的数据结构维护。

然而 $h$ 的值域非常大,令 $x$ 为目前的山谷里的最小值,$y$ 为 $x$ 在所有 $h_i$ 中的后继,将所有山谷里的最小值从 $x$ 加到 $y$ 的过程中,由于需要改变的数的集合不变,可以整体处理,而这个集合只会改变 $O(n)$ 次,故复杂度是 $O(n \log n)$ 的。

【CCO 2023】Line Town

部分分在暗示做法。

最关键的一个性质:考虑第 $i$ 个数 $h_i$ 在最后被换到了 $p_i$ 的位置,那么最终状态下,第 $p_i$ 个数是 $(-1)^{i-p_i}h_i$,且操作次数是 $p_i$ 的逆序对数。

先考虑 $|h_i| \neq |h_j|$ 的部分分,按绝对值从大往小枚举,当前枚举到的数,要么丢到末尾且符号为正,要么丢到开头且符号为负。令 $dp(i,0/1)$ 表示,已经枚举了前 $i$ 个数,开头的数模 $2$ 是什么。转移只需要用 BIT 优化一下计算逆序对。

再考虑 $|h_i| \le 1$,由于符号翻转很烦,需要一点点的转化去掉它。令初始状态为 $a_1,\cdots,a_n$,目标状态为 $b_1,\cdots,b_n$,对于所有奇数(偶数也行)的 $i$,将 $a_i,b_i$ 取相反数,操作就变成了“交换相邻数,没有符号翻转”(理由:转化前后对于符号的要求均为,若 $|i-p_i|$ 为偶数,需要 $a_i,b_{p_i}$ 符号相同;若 $|i-p_i|$ 为奇数,需要 $a_i,b_{p_i}$ 符号相反)。

在转化后的问题上,需要对于一个 $-1,0,1$ 的序列求出,变成某个序列(中间一段为 $0$,左右两段 $+1,-1$ 交替排列)所需要的最小交换次数。

先做单组询问:给最终状态用 $[1,n]$ 顺次标号,给初始状态中的标号满足:对于所有 $x,y$,第 $x$ 个数 $y$ 在两个状态中的标号相同。操作次数就是初始状态标号的逆序对。

对于多组询问需要一点分讨,一个稍微简单的做法是,分 $0$ 左边的数有奇数还是偶数两种情况。对于同种情况,将 $0$ 的区间往右移动两步后,标号序列的变化也仅仅是将两个数的标号移到中间一段 $0$ 的前面,很容易用 BIT 计算逆序对的变化量。

考虑满分做法:$dp$ 状态一样,按绝对值 $x$ 从大到小枚举的时候,将 $+x$ 看成 $+1$,$-x$ 看成 $-1$,绝对值小于 $x$ 的看成 $0$。有时候 $0$ 会很多,但是计算逆序对的时候只需要分别计算:$(-1,0),(1,0),(-1,1)$ 之间的贡献,额外用 BIT 维护 $0$ 的位置即可。

复杂度 $O(n \log n)$。

Day 5

【IzhO 2017】Hard route

令 $u,v$ 为我们选的两个叶子,在点 $w$ 取到所有点到 $u,v$ 路径距离的最大值(即取到题目中 $H$ 的最大值),令 $x$ 为 $u,v$ 路径上到 $w$ 距离最小的点。

枚举 $x$,将 $x$ 的所有子树(注意定根后不要漏掉上面的那棵子树)按子树内最深叶子的深度从大到小排序。取出前三个子树中最深的叶子,令深度为 $a,b,c(a \le b \le c)$,最大化 $hardness$ 一定是令 $u=a,v=b,w=c$,此时 $hardness=c(a+b)$(理由:$hardness$ 可以写成 $ab+ac+bc-(作为u,v的点的乘积)$,最小化减去的部分即可)。

计算方案数有点麻烦,先换根 dp 预处理出每个节点子树内和子树外,距离最远的叶子和叶子个数。计数的时候数出 $a,b,c$ 有多少个可选方案,分 $a,b$ 是否相等,$b,c$ 是否相等讨论。

幸运的是,计算取到最大值的方案时不会被重复计算。证明只需要证对于任意取到最大值的 $u,v$,只有一个合法的 $w$。若有多个,则将 $u,v$ 其中之一替换成另一个 $w$,能变的更优。

复杂度 $O(n)$ 或 $O(n \log n)$,取决于实现,均可过。

【IOI2009 中国国家队选拔】$N^2$ 数码游戏

对于测试点 $1$,可以爆搜,复杂度 $O((N^2)!poly(N))$。

对于测试点 $2,6$,可以剪十六个小纸片玩,观察发现前若干次操作一定是转矩形的最外面一圈,类似于 UUULLLDDDRRRUUULLLDDDRRR... 的过程,当把 $1,2,3,4$ 转到最上面的时候,剩余部分可以暴力或者用下文方法解。

考虑 bfs,设计一个估价函数,每一层只保留一些可能比较优的状态,可以试试如下几个。

  • 每个数到终点的曼哈顿距离,的和/平方和/立方和/平方根和。
  • 重新定义距离:$(x_1,y_1),(x_2,y_2)$ 的距离为 $(|x_2-x_1|+1)(|y_2-y_1|+1)$,算和/平方和/立方和/平方根和。
  • 将距离乘上 $0$ 到这个数的距离,算和/平方和/立方和/平方根和。

实测和/平方根和比较优秀。

这样子会出现一个现象,目前队列中估价函数最低的会在两个数中反复横跳,每次扰动一步显然是不够的。可以在模 $2/3/4=0$ 的某一轮中删减状态。

需要调一调删除的频率和保留的状态数。

当然估价函数并不是特别合理的,比如有两个相邻但位置相反的数,空格又隔得特别远。其实这种状态是很劣的,但这几种估价都会认为这种状态很优秀。或者说多个路径交错在一起,也是特别劣的,但很难设计函数把它们区分开,欢迎各位来交流更好的估价函数。


题外话:关于多项式复杂度的构造方法,也是我的赛时做法:

  • 大概思路是按照 $1,2,\cdots,N^2$ 的顺序归位,已经归位的不去动它。
  • 对于前 $N-2$ 行的前 $N-2$ 列,记录状态 $(ux,uy,ex,ey)$,表示目前需要归位的数和空格分别在什么位置,爆搜就行。
  • 对于前 $N-2$ 行每一行的最后两列,并不能保证上一条能跑出解,但是我们一定可以把棋盘变成下面的形状之一(. 表示空格,? 表示没被归位的数字):
1 2 . 3
? ? ? 4
1 2 4 .
? ? 3 ?

所以记录状态时记录两个数的位置和空格的位置,也一定能得到解。

  • 对于后两行,由于最后一行极有可能顺序不对,上述方法不能使用。从左往右枚举列,同时归位这一列的两个数,假设 $N=4$,目前归位 $9,13$,只需要在第三行令 $13$ 和 $9$ 挨在一起,然后转下来就行,也可以记录三个坐标爆搜。
1 2 3 4
5 6 7 8
? 13 9 ?
? ? ? .

复杂度 $O(n^7)$。肯定有更优的做法。

但这样构造,我只在测试点 $9$ 得到了 $3$ 分,其余均为 $2$ 分。

【2022 克罗地亚国家队选拔】Mapa

直觉上特别违背信息论,因为只能传递 $3000$ bits,而传递 $y_i$ 已经需要 $3000$ bits。

假设解密时知道了所有 $x_i$,那么只需要在加密的时候按 $x_i$ 排序后传递 $y_i$,正好符合要求。

怎么不传递 $x_i$ 呢?或者将给定的键值对转化成一些固定的 $x_i$,比如将所有 $x_i$ 变成 $[1,n]$ 的排列。

拉格朗日插值!

由于 $n$ 个键值对 $(x,y)$,唯一确定了一个 $n-1$ 次多项式,将这个多项式求出来,传递 $[1,n]$ 的点值(传系数也行),解码的时候插值一下,由于插值有除法,可以在模 $10^9+7$ 下算,需要的位数不变。

Day 6

【KOI 2023】出租车

一个非常直观的结论:换乘一定是从 $B_i$ 大的换到 $B_i$ 小的,也就是说经过的所有点(除了终点),$B_i$ 是递减的。

将所有 $i$ 按 $B_i$ 从大到小排序,令 $dp(u)$ 表示到达点 $u$ 所需的最小代价,转移:$dp(u)=\min_{v|B_v \gt B_u}\{ dp(v)+A_v+B_v \cdot dist(u,v)\}$。

将 $dp(v)+A_v+B_v\cdot dist(u,v)$ 中,$B_v$ 看成斜率,$A_v+dp(v)$ 看成截距,$dist(u,v)$ 看成自变量 $x$。考虑点分树,在点分树上的所有点上维护一个凸包,计算完 $dp(v)$ 之后,在点分树上所有 $v$ 的祖先 $fa$ 上的凸包,加入直线 $y=B_vx+(B_v \cdot dist(v,fa)+A_v+dp(v))$,因为 $B$ 是递减的,用单调栈维护凸包,查询时二分查询 $x=dist(u,fa)$ 处的 $y$,复杂度 $O(n \log^2 n)$。

有个小细节,路径上经过的所有点中,终点不保证是 $B_i$ 递减的,需要额外计算最后一步,可以用一样的方法计算。

【UOI 2023】乌克兰

非常直观的感觉,操作次数不会特别的多,考虑证明上界为 $3$。

令 $a_i$ 为给定的数组,$s_i$ 为 $a_i$ 的前缀和,令 $s_x,s_y$ 分别为 $s_i$ 的最小值和最大值。

  • 若 $x \gt y$,则用操作 $1$ 令 $x \lt y$。
  • 不妨令 $s_x \lt 0,s_y \gt 0$,先用操作 $2$ 操作 $[x+1,n]$,被操作的所有数 $u$ 会变成 $s_u-s_x$,是非负的,因为 $s_x \lt 0$,故最大值的位置仍然在 $[x+1,n]$ 中,令 $y$ 为新的最大值出现位置,用操作 $3$ 操作 $[1,y]$,被操作的所有数 $v$ 会变成 $s_y-s_{v-1}$,同样非负。

分情况讨论:

若答案为 $0$,当且仅当所有 $a_i \ge 0$。

若答案为 $1$,不妨要么进行一次 $1$ 操作,要么存在一个区间满足前/后缀和 $\ge 0$,且区间外的所有数 $\ge 0$。而在区间左右两端加上非负数是不劣的,故只要判断前/后缀和数组是否都 $\ge 0$。

若答案为 $3$,直接构造。

若答案为 $2$,分两种操作类型相同/不同讨论。

若相同,令两次都为 $2$ 操作,我们需要找到一个区间,满足将这个区间替换成前缀数组后,整个序列的前缀数组均 $\ge 0$。令第一步操作的区间为 $[l,r]$,则 $[1,l-1]$ 的前缀数组需要 $\ge 0$,令 $l=1$,是不劣的,故第一次操作一定是操作一个前缀。枚举这个前缀,需要维护:单点修改,求前缀和数组最小值。用线段树维护前缀和数组,单点修改对应了区间加减,查询对应了全局最小值。

若不同,不妨令第一次为 $3$ 操作,第二次为 $2$ 操作,考虑分治,令当前区间为 $[l,r]$,中点为 $mid$,令 $a_i$ 为原数组,$s_i$ 为前缀和。

对于所有 $i \in [mid+1,r]$ 计算:

  • $A_i$:若第一次操作的右端点为 $i$,则操作完后 $a_{mid+1}=A_i$。计算是容易的。
  • $B_i$:若右端点为 $i$,第一次操作完之后,$[1,mid]$ 的和至少是多少才能保证对于所有 $j \in [mid+1,n]$,有 $s_j \ge 0$。$B_i$ 由两部分:$[mid+1,r],[r+1,n]$ 确定,$[r+1,n]$ 是容易计算的,预处理原数组中 $s_i$ 的后缀最小值,计算 $[mid+1,r]$ 中后缀和的和即可。$[mid+1,r]$ 有点麻烦,考虑一个位置 $j$,第一次操作完之后,$[mid+1,j]$ 中的和 $t_j$ 会随着 $r$ 的增加发生什么变化:令新加入的数为 $a_r$,则对于所有 $j \in [mid+1,r-1]$,$t_j$ 会增加 $(j-mid)\cdot t_j$。将所有 $j$ 看成一条直线 $y=(j-mid) \cdot x+b$,计算 $B_i$ 可以看做查询凸包上 $x=s_i-s_{mid}$ 处的 $y$ 值。可以用李超树或单调栈维护。

对于所有 $i \in [l,mid]$ 计算:

  • $D_i$:原序列中 $[i,m]$ 后缀和之和。
  • $E_i$:第一次操作完之后,若左端点为 $i$,则 $a_{mid+1}$ 至少为多少才能保证 $[1,mid]$ 中所有前缀和非负。同样的考虑将 $l$ 减少 $1$ 之后,所有位置 $j$ 的前缀和 $t_j$ 会发生什么变化,这个也可以写成一条直线 $y=(j-i+1)\cdot x+b$,我们需要找到一个最小的 $x$ 使得对于所有直线均有 $y \ge 0$,即 $(j+1)x+b \ge i \cdot x$,可以看做求直线 $y=i \cdot x$ 和凸包的交点,用单调栈+二分维护,如果不介意多个 $\log$ 的话也可以用李超树维护+二分,也能擦着时限过。
  • $F_i$:原序列中 $[1,i-1]$ 的和。

一个合法的第一次操作区间 $[L,R]$ 需要满足:

  • $[1,L-1]$ 的前缀和数组均 $\ge 0$,很好判断。
  • $A_R \ge E_L$
  • $D_L+F_L+A_R(mid-L+1) \ge B_R$。

三个限制条件分别令 $[1,L-1],[L,mid],[mid+1,n]$ 三段满足条件。将所有满足第一条限制的 $L$,和所有 $R$ 搞出来,按 $A_R$ 或 $E_L$ 排序。第三个限制,对于所有 $L$ 可以看成直线 $y=(mid-L+1) \cdot x+(D_L+F_L)$,对于所有 $R$ 可以看做查询 $x=A_R$。

复杂度 $O(n \log^2 n)$。

【2022 克罗地亚国家队选拔】喝喝粥

将每个所有人帽子颜色的状态 $u$ 拆成两个节点 $u_0,u_1$。若两个状态 $x,y$ 仅有一位 $d$ 不同,不妨令 $x$ 的第 $d$ 位为 $0$,则在 $x_0,y_1$ 之间连一条无向边,含义是第 $d$ 个人无法区分 $x,y$ 这两个状态,需要给这条边定向:指向 $x_0$ 表示猜 $0$,指向 $y_1$ 表示猜 $1$。

定完向后,对于一个度数为 $deg$ 的节点,至少有 $\lfloor deg/2 \rfloor$ 条边指向它。我们可以想到欧拉回路:建立一个虚点,先对于所有度数为奇数的点(一定有偶数个)向这个虚点连边,跑出欧拉路,按照欧拉路定向,每个点入度和出度相等,均为 $\ge \lfloor deg/2 \rfloor$,符合题意。

复杂度 $O(2^NN)$。

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